【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于疏浚装备安全，特别是涉及一种基于图像识别技术的绞吸挖泥船钢桩应力监测系统。
技术介绍
1、疏浚船舶(绞吸挖泥船和耙吸挖泥船)与常规船型相比结构特殊，运行工况复杂，在作业过程中受力情况复杂多变，尤其是在复杂底质、海况条件下，定位系统、航行系统等钢桩受力条件恶劣，经常发生失效故障。如中交天航局的天鲸号、天狮号等大型疏浚船舶曾多次发生过钢桩断裂的故障，危及船舶的安全。
2、现有的钢桩受力仅依靠部分液压缸的油压或局部应变片信号监测，由于其安装条件苛刻，需要电源及信号采集，不能满足船舶钢桩的应力监测。近年来基于图像识别的位移与应变监测逐渐成熟，已经成功应用于材料监测、航空部件监测、汽车风洞实验条件下的应变监测，但是一直未应用于疏浚行业。
3、相较于传统的监测方式，图像识别技术有效解决了有线传感器安装、布线困难，无线传感器数据传输速度慢、监测数据有一定的滞后性的问题；同时图像识别技术具有精度较高、无需安装传感器、系统组建简单的特点。因此，将图像识别技术引入到疏浚船舶重要结构件的受力监测中，对提升监测系统的能力，确保绞吸挖泥船的使用安全具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有技术中存在的问题，提出一种基于图像识别技术的绞吸挖泥船钢桩应力监测系统，该监测系统可实时获取图像资料，并进行图像处理分析，提取应变场，以及应力分析，实现实时监测。
2、本专利技术是这样实现的，一种基于图像识别技术的绞吸挖泥船钢桩应力监测系统，包括高速摄像仪、图像
3、所述高速摄像仪用于拍摄绞吸挖泥船钢桩工作状态中的图像资料；所述图像分析模块用于对高速摄像仪所拍摄的图像资料进行处理，并分析提取钢桩受力下所产生的应变场，然后通过本构关系换算得到应力值，并根据应力值结果判定是否进行预警提示；
4、所述大容量计算机用于图像分析模块的运行、图像资料和分析结果的保存。
5、在上述技术方案中，优选的，所述高速摄像仪的拍摄频率大于绞吸挖泥船的振动频率，高速摄像仪的分辨率至少为1920像素*1080像素，使高速摄像仪可高速摄影捕获钢桩超快变形，获取清晰的图像。
6、在上述技术方案中，优选的，在拍摄绞吸挖泥船钢桩工作状态中的图像时，可同时架设多台高速摄像仪，实现360度全景拍摄，从而构建绞吸挖泥船钢桩的三维应力监测系统。
7、在上述技术方案中，优选的，所述高速摄像仪的摄像仪参数、摄像仪台数、拍摄角度、拍摄范围根据具体监测要求进行调整。
8、在上述技术方案中，优选的，所述图像处理模块内集成有图像处理功能模块、应变场提取功能模块、应变场换算应力值功能模块以及结果预警功能模块；
9、所述图像处理功能模块，主要包括对图像资料进行灰度化、去噪、边缘检测处理；
10、所述应变场提取功能模块，主要包括对处理后的图像资料进行相关性计算、亚像素位移估计、非线性优化、模板匹配、特征提取和匹配，提取应变场；
11、所述应变场换算应力值功能模块，主要包括以弹性材料为基础构建本构模型，通过本构关系将提取出的应变场换算成应力值；
12、所述结果预警功能模块，主要包括在系统内预设应力值，当换算出的应力值结果超出预设应力值时进行预警，提示钢桩处于危险工作状态。在上述技术方案中，优选的，该钢桩应力监测系统还包括光源，所述光源用于为高速摄像仪拍摄过程进行补光。
13、在上述技术方案中，进一步优选的，所述光源为led光源。
14、本专利技术具有的优点和积极效果是：
15、1、本专利技术提供的钢桩应力监测系统采用无接触式应力监测，可以在不影响监测对象(绞吸挖泥船钢桩)本身结构的前提下对其所受应力进行监测，也可用于其他大型器件的应力监测。
16、2、本专利技术提供的钢桩应力监测系统在进行应力监测时，只需在钢桩表面喷洒散斑，通过高速摄像仪采集变形数据，不会对被测钢桩结构产生影响。
17、3、本专利技术提供的钢桩应力监测系统的运行不受高低温，高湿度，甚至真空密封等恶劣测试环境的影响，可实时获取图像资料，并进行处理分析，提取应变场，实现实时监测。
18、4、相较于传统的监测方式，本专利技术提供的基于图像识别技术的钢桩应力监测系统能有效解决有线传感器安装和布线困难，无线传感器数据传输速度慢，监测数据有一定滞后性的问题。同时，基于图像识别技术的钢桩应力监测系统具有精度较高、实时监测、系统组建简单的优点。
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1.一种基于图像识别技术的绞吸挖泥船钢桩应力监测系统，其特征在于，包括高速摄像仪、图像分析模块和大容量计算机；
2.根据权利要求1所述的基于图像识别技术的绞吸挖泥船钢桩应力监测系统，其特征在于，所述高速摄像仪的拍摄频率大于绞吸挖泥船的振动频率，高速摄像仪的分辨率至少为1920像素*1080像素，使高速摄像仪可高速摄影捕获钢桩超快变形，获取清晰的图像。
3.根据权利要求1所述的基于图像识别技术的绞吸挖泥船钢桩应力监测系统，其特征在于，在拍摄绞吸挖泥船钢桩工作状态中的图像时，可同时架设多台高速摄像仪，实现360度全景拍摄，从而构建绞吸挖泥船钢桩的三维应力监测系统。
4.根据权利要求1所述的基于图像识别技术的绞吸挖泥船钢桩应力监测系统，其特征在于，所述高速摄像仪的摄像仪参数、摄像仪台数、拍摄角度、拍摄范围根据具体监测要求进行调整。
5.根据权利要求1所述的基于图像识别技术的绞吸挖泥船钢桩应力监测系统，其特征在于，所述图像处理模块内集成有图像处理功能模块、应变场提取功能模块、应变场换算应力值功能模块以及结果预警功能模块；
6.根
7.根据权利要求6所述的基于图像识别技术的绞吸挖泥船钢桩应力监测系统，其特征在于，所述光源为LED光源。
...【技术特征摘要】
1.一种基于图像识别技术的绞吸挖泥船钢桩应力监测系统，其特征在于，包括高速摄像仪、图像分析模块和大容量计算机；
2.根据权利要求1所述的基于图像识别技术的绞吸挖泥船钢桩应力监测系统，其特征在于，所述高速摄像仪的拍摄频率大于绞吸挖泥船的振动频率，高速摄像仪的分辨率至少为1920像素*1080像素，使高速摄像仪可高速摄影捕获钢桩超快变形，获取清晰的图像。
3.根据权利要求1所述的基于图像识别技术的绞吸挖泥船钢桩应力监测系统，其特征在于，在拍摄绞吸挖泥船钢桩工作状态中的图像时，可同时架设多台高速摄像仪，实现360度全景拍摄，从而构建绞吸挖泥船钢桩的三维应力监测系统。
4.根据权利要求1所述的基...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨正军，秦亮，沈兴，李章超，郑选斌，郭志勇，陈浩，张浩，郭喜亮，张路生，李艳玲，
申请(专利权)人：中交天津航道局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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